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消防燃烧学:第三种情形下的轰燃及其特征

时间:2023-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:轰燃是在第三种情形下出现的。轰燃是火灾由初期阶段向猛烈燃烧阶段转变的最显著特征之一。轰燃时间的提前到来,将为灭火及查找和救助被困人员带来不利因素。两个大小不同,但强度一致的房间,当发生火灾后,小房间先发生轰燃。

消防燃烧学:第三种情形下的轰燃及其特征

(一)轰燃形成的原因

1.局部起火后的情形

建筑物内某个局部起火之后,可能出现以下3种情形;

(1)明火只在起火点附近存在,室内的其他可燃物没有受到影响。孤立位置起火时,多数是这种情形。

(2)如果通风条件不太好,明火可能自动熄灭,也可能在氧气浓度较低的情况下以很慢的速率维持燃烧。

(3)如果可燃物较多且通风条件足够好,则明火可以逐渐扩展,乃至蔓延到整个房间。

轰燃是在第三种情形下出现的。轰燃是室内火灾由局部燃烧瞬间向全面燃烧的转变,转变完成后,室内所有可燃物表面几乎都开始燃烧。轰燃是火灾由初期阶段向猛烈燃烧阶段转变的最显著特征之一。在火灾初起阶段后期,当通风条件良好,可燃物数量适当,火灾范围会迅速扩大,并引起室内相当数量的可燃物的热解和汽化,一旦可燃气体达到一定浓度且室内温度达到可燃气体燃点时,经过较短时间就会出现一种全室性气相火焰现象,并迅速点燃室内绝大多数可燃物表面,燃烧十分猛烈,温度升高很快,它标志着火灾由初起阶段后期进入全盛阶段。

2.轰燃的出现

轰燃的出现是火灾燃烧释放出大量热能积累的结果,引起室内轰燃的热源主要是热辐射。建筑物室内地板接收到的热通量的辐射热源主要有以下3个方面:

(1)顶棚下方的热烟气层。当烟气较浓且较多时,烟气层对房间下方的热辐射很强。

(2)室内上部的顶与侧壁所有热表面的辐射。燃烧生成的热烟气在顶棚下的积累,将使顶棚和墙壁上部(两部分合称扩展顶棚)受热,使扩展顶棚温度升高,增大辐射到可燃物的热量。

(3)火焰,包括垂直上升的火羽流与沿顶棚扩散的火焰。如果火焰区的体积较大,火焰还可直接撞击到顶棚,甚至随烟气顶棚射流扩散开来,这样向扩展顶棚传送的热量就更多,辐射到可燃物的热量也更多。

在顶棚和墙壁的限制下,这些热量不会很快从可燃物周围散失。热能的累积将加速可燃物的热解,产生更多的可燃气体,具备了轰燃的条件。

(二)轰燃的临界条件

为了从定量的角度说明出现轰燃的临界条件,沃特曼(Waterman)在一长宽高为3.64m×3.64m×2.43m的房间内进行了实验,并测试出要使室内发生轰燃的基本定量条件是:地板平面处至少要接收到20kJ/m2·s以上的热通量,可燃物燃烧速度必须大于40g/m2·s,并维持一段时间。呼格拉德(Hugglund)在高2.7m的室内实验基础上提出顶棚温度达到600℃才能出现轰燃,并以此作为基本判据。

(三)轰燃的征兆

轰燃的发生是很难预测的。有时室内发生火灾后不久,轰燃就发生了,使房屋整体形成一片火海;有时会经过很长时间,完全不发生。尽管目前尚无准确预测轰燃产生的时间,但按照通常的经验,建筑火灾内部发生轰燃的征兆有以下5点:

(1)产生灼热皮肤的辐射热,几秒钟后辐射热强度可达到10kW/m2

(2)室内的热气流使人无法坚持,室内温度接近450℃。

(3)门热得烫手,木质部分温度平均超过320℃。(www.xing528.com)

(4)当室内顶棚及门窗充满高热浓烟,或烟从窗口上部喷出,并呈翻滚现象时。

(5)烟气层降至离地面1m左右,并出现滚动现象。

(四)影响轰燃的因素

1.通风排烟情况

有时采用通风手段,可以延迟和防止轰燃;也有时为防止轰燃而不采用通风手段。前者是当室内发生火灾,有浓烟但未达到高热程度,此时可以将门窗打开,既能排放烟,又可减少热辐射,从而防止了轰燃的出现;后者是当室内充满浓烟高热时,先不要通风,可延迟轰燃的产生。待灭火工作准备就绪后,打开门窗的同时进行灭火活动。

2.室内燃烧物的性质

合成纤维及其制品起火后比天然纤维及其制品更容易发生轰燃。由于合成纤维的燃烧能很快产生大量烟气并产生高热,短时间内就有发展成轰燃的危险。轰燃时间的提前到来,将为灭火及查找和救助被困人员带来不利因素。

3.房屋的条件

(1)房间大小,决定轰燃发生的先后。两个大小不同,但强度一致的房间,当发生火灾后,小房间先发生轰燃。

(2)与房间内保温有关。在房间顶棚、壁体的空间充填了保温材料的,燃烧时产生的热量难以传导消散,使更多的热产生辐射作用,所以要比不保温房间发生得更快。

(3)用塑料纸和可燃性黏结剂装饰顶棚和墙壁,在火灾中先开始燃烧,这就更增加了室内的热量,轰燃将更快到来。

(五)轰燃的危害

轰燃发生后,新鲜空气会从门、窗进入着火区,使着火区内初始燃烧产物热解生成的可燃气体与未完全燃烧的物质一起燃烧,可燃物全都进入燃烧状态,火焰充满整个空间。燃烧破坏力极强,危害较大。其危害主要体现在以下几方面。

1.轰燃对人员逃生危害大

轰燃发生后,氧气浓度急剧下降,在轰燃的鼎盛期,氧气的浓度只有3%左右。对处在着火房间的人员来说,氧气浓度下降到6%就会死亡。在缺氧的条件下人员会失去活动能力,从而不能逃离火场。其次,轰燃温度极高(可达1100℃),极易造成人员灼烧。

2.轰燃易加速火势蔓延

轰燃发生后,火焰面上的热辐射不仅直接危害着火房顶上的房间,而且严重威胁毗邻的建筑物。喷出的火焰是造成建筑物层间及建筑物与建筑物之间火势蔓延的主要驱动力。

3.轰燃会破坏建筑物结构

轰燃发生后,不仅仅是装饰物等在燃烧,建筑物的支撑结构也会受到破坏。例如,承重墙受到火势侵袭而承重能力降低,导致建筑物坍塌。

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